除了植物外，叶绿体还分布许多微生物体内。
眼虫：眼虫是一类介于动物和植物之间的单细胞真核生物。属于原生动物门、鞭毛纲，眼虫目、眼虫科、眼虫属，种类很多，均为水生。在植物学中称眼虫为裸藻，也称绿虫藻。
眼虫细胞中有大量叶绿体，能进行光合作用。有鞭毛2条，1条自胞口伸出。细胞内还有一个红色的眼点，能感受光线的强弱。鞭毛打动，能调整虫体运动，让光线连续地照到眼点上，进行光合作用。这样连续调节使眼虫趋向光线。
眼虫细胞内因含大量卵圆形的叶绿体而呈绿色。春夏季节常在有机质较多的污水内大量繁殖，使水质成绿色。
鞭毛虫：鞭毛虫是以鞭毛作为运动细胞器的原生动物，属于肉足鞭毛门。种类繁多，分布很广，生活方式多种多样。营寄生生活或自营生活。
在肉足鞭毛虫门中，有一个纲叫“植鞭毛虫纲”。该纲物种中的大多数含叶绿素，能营光合作用，如腰鞭毛虫。其实眼虫也属于一种鞭毛虫。
在多细胞动物中，也有一些种类体内含叶绿体。如某些水母、海蛞蝓等。当然，这些动物体内并不是在体细胞中含叶绿体，而是它们的体内生活着一些共生藻类。这些藻类通过光合作用为寄主提供营养，寄主为藻类提供生活的场所。